一種ascat反演風(fēng)速的訂正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種氣象數(shù)據(jù)處理方法，尤其是一種ASCAT反演風(fēng)速的訂正方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 海面風(fēng)風(fēng)速實(shí)況觀測困難，數(shù)據(jù)資料稀少，預(yù)報(bào)和服務(wù)大部分需要依賴衛(wèi) 星反演風(fēng)場和數(shù)值預(yù)報(bào)。美國國家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，簡稱NASA)于1999年7月發(fā)射的極軌衛(wèi)星（QuikSCAT)極大地推動了由 散射計(jì)資料反演風(fēng)場的方法在天氣分析、預(yù)報(bào)和數(shù)值模式中的應(yīng)用。分析發(fā)現(xiàn)，極軌衛(wèi)星風(fēng) 場資料在廣闊的海洋面上與海島實(shí)測風(fēng)的一致性較好，尤其是在遠(yuǎn)海海洋面上，但在近海 海洋面上與海島實(shí)測風(fēng)之間的誤差相對大，原因是陸地對散射信號會產(chǎn)生干擾，造成了觀 測誤差。
[0003] 2006年歐洲航天局（ESA)發(fā)射的由MetOP-A極軌衛(wèi)星搭載的ASCAT (Advanced SCATterometer)散射計(jì)提供的ASCAT反演風(fēng)場資料在國外也得到了很好的研宄和應(yīng)用，成 為海洋上的數(shù)值預(yù)報(bào)中重要的初始場的同化資料之一?；贜CEP風(fēng)場產(chǎn)品、dropsonde探 測資料和浮標(biāo)站觀測資料，通過對中國近海ASCAT反演風(fēng)場進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果表明ASCAT反 演風(fēng)場具有較好的精度。與QuikSCAT反演風(fēng)類似，ASCAT反演風(fēng)的風(fēng)速值與距離海岸線較 遠(yuǎn)（大于60km)且不受島嶼影響的浮標(biāo)站的觀測風(fēng)速具有較好的一致性，以上兩者的相關(guān) 系數(shù)可達(dá)0. 94,而對于距離海岸線較近（小于30km)的ASCAT反演風(fēng)的風(fēng)速值與浮標(biāo)站的 觀測風(fēng)速相關(guān)性較差，離海岸線30~60km范圍內(nèi)或離海岸線大于60km但受島_影響的 ASCAT反演風(fēng)速與浮標(biāo)站的觀測風(fēng)速的誤差較大，需要進(jìn)行訂正后才可以使用，目前對此類 ASCAT反演風(fēng)速進(jìn)行訂正的方法極少，且有效性較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種計(jì)算過程簡單而且訂正效果較好的ASCAT 反演風(fēng)速的訂正方法，適合廣泛應(yīng)用到實(shí)際業(yè)務(wù)中。
[0005] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種ASCAT反演風(fēng)速的訂正方 法，包括以下步驟：
[0006] ①獲取選定區(qū)域內(nèi)的每個(gè)浮標(biāo)站在不同觀察時(shí)次的浮標(biāo)站反演風(fēng)速：對于選定區(qū) 域內(nèi)的任一個(gè)浮標(biāo)站，在以該浮標(biāo)站為中心且以設(shè)定長度L為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)，獲取與 該浮標(biāo)站直線距離最小的1~10個(gè)ASCAT觀測位置上的每個(gè)觀察時(shí)次的ASCAT反演風(fēng)速， 然后將獲取得到的每個(gè)觀察時(shí)次的所有ASCAT反演風(fēng)速按反距離權(quán)重法插值到該浮標(biāo)站 所在的位置，得到該浮標(biāo)站在每個(gè)觀察時(shí)次的浮標(biāo)站反演風(fēng)速；
[0007] ②獲取選定區(qū)域內(nèi)的每個(gè)浮標(biāo)站的風(fēng)速誤差時(shí)間序列：對于選定區(qū)域內(nèi)的任一個(gè) 浮標(biāo)站，將該浮標(biāo)站在每個(gè)觀察時(shí)次的10分鐘平均風(fēng)速作為該浮標(biāo)站在對應(yīng)觀察時(shí)次的 實(shí)況風(fēng)速，然后將該浮標(biāo)站在每個(gè)觀察時(shí)次的浮標(biāo)站反演風(fēng)速與實(shí)況風(fēng)速相減，得到該浮 標(biāo)站在對應(yīng)觀察時(shí)次的風(fēng)速誤差，再將該浮標(biāo)站在所有觀察時(shí)次的風(fēng)速誤差組成一個(gè)風(fēng)速 誤差時(shí)間序列；
[0008] ③根據(jù)選定區(qū)域內(nèi)的每個(gè)浮標(biāo)站的風(fēng)速誤差時(shí)間序列，計(jì)算每兩個(gè)直線間隔距離 小于設(shè)定直線距離D的浮標(biāo)站的風(fēng)速誤差時(shí)間序列之間的相關(guān)系數(shù)，再對計(jì)算得到的所有 相關(guān)系數(shù)與所有相關(guān)系數(shù)各自對應(yīng)的相鄰浮標(biāo)站之間的間隔距離采用對數(shù)進(jìn)行擬合，得到 以間隔距離的數(shù)值作為X軸且以相關(guān)系數(shù)的數(shù)值作為Y軸的擬合曲線，接著將低于擬合曲 線與X軸的交點(diǎn)所對應(yīng)的數(shù)值30km的數(shù)值范圍定義為最大影響距離的選取范圍，將最大影 響距離的選取范圍內(nèi)的任意一個(gè)值確定為最大影響距離；
[0009] ④對于一個(gè)待訂正ASCAT反演風(fēng)速，將以該待訂正ASCAT反演風(fēng)速所在的ASCAT 觀測位置為中心，以最大影響距離為半徑的圓形范圍內(nèi)的所有浮標(biāo)站作為已選定浮標(biāo)站， 然后根據(jù)已選定浮標(biāo)站獲取訂正后的ASCAT反演風(fēng)速，具體過程為：將待訂正的ASCAT反 演風(fēng)速代入每個(gè)已選定浮標(biāo)站的回歸方程中進(jìn)行計(jì)算，獲取通過每個(gè)已選定浮標(biāo)站的回歸 方程計(jì)算得到的結(jié)果與待訂正的ASCAT反演風(fēng)速的差值，將每個(gè)已選定浮標(biāo)站對應(yīng)的差值 作為由對應(yīng)的已選定浮標(biāo)站提供的訂正值，將所有已選定浮標(biāo)站提供的訂正值用帶最大影 響距離的反距離權(quán)重法進(jìn)行加權(quán)平均計(jì)算，將加權(quán)平均計(jì)算得到的結(jié)果作為反演風(fēng)速訂正 值，最后計(jì)算待訂正ASCAT反演風(fēng)速與反演風(fēng)速訂正值的和值，該和值為訂正后的ASCAT反 演風(fēng)速；其中，對于任一個(gè)已選定浮標(biāo)站，其回歸方程的建立過程為：將該已選定浮標(biāo)站在 所有觀察時(shí)次的浮標(biāo)站反演風(fēng)速和實(shí)況風(fēng)速組成一個(gè)浮標(biāo)站風(fēng)速時(shí)間序列，再根據(jù)浮標(biāo)站 風(fēng)速時(shí)間序列用線性回歸方法建立該已選定浮標(biāo)站的回歸方程；
[0010] 或具體過程為：獲取每個(gè)已選定浮標(biāo)站在待訂正ASCAT反演風(fēng)速所在的觀察時(shí)次 的風(fēng)速誤差，再用帶最大影響距離的反距離權(quán)重法對該觀察時(shí)次獲取的所有風(fēng)速誤差進(jìn)行 加權(quán)平均計(jì)算，將加權(quán)平均計(jì)算得到的結(jié)果作為估算誤差，最后計(jì)算待訂正ASCAT反演風(fēng) 速與估算誤差的差值，該差值為訂正后的ASCAT反演風(fēng)速。
[0011] 所述的步驟①中，將一個(gè)浮標(biāo)站在一個(gè)觀察時(shí)次的浮標(biāo)站反演風(fēng)速記為Zp，
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種ASCAT反演風(fēng)速的訂正方法，其特征在于包括以下步驟： ① 獲取選定區(qū)域內(nèi)的每個(gè)浮標(biāo)站在不同觀察時(shí)次的浮標(biāo)站反演風(fēng)速：對于選定區(qū)域內(nèi) 的任一個(gè)浮標(biāo)站，在以該浮標(biāo)站為中心且以設(shè)定長度L為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)，獲取與該浮 標(biāo)站直線距離最小的1~10個(gè)ASCAT觀測位置上的每個(gè)觀察時(shí)次的ASCAT反演風(fēng)速，然后 將獲取得到的每個(gè)觀察時(shí)次的所有ASCAT反演風(fēng)速按反距離權(quán)重法插值到該浮標(biāo)站所在 的位置，得到該浮標(biāo)站在每個(gè)觀察時(shí)次的浮標(biāo)站反演風(fēng)速； ② 獲取選定區(qū)域內(nèi)的每個(gè)浮標(biāo)站的風(fēng)速誤差時(shí)間序列：對于選定區(qū)域內(nèi)的任一個(gè)浮標(biāo) 站，將該浮標(biāo)站在每個(gè)觀察時(shí)次的10分鐘平均風(fēng)速作為該浮標(biāo)站在對應(yīng)觀察時(shí)次的實(shí)況 風(fēng)速，然后將該浮標(biāo)站在每個(gè)觀察時(shí)次的浮標(biāo)站反演風(fēng)速與實(shí)況風(fēng)速相減，得到該浮標(biāo)站 在對應(yīng)觀察時(shí)次的風(fēng)速誤差，再將該浮標(biāo)站在所有觀察時(shí)次的風(fēng)速誤差組成一個(gè)風(fēng)速誤差 時(shí)間序列； ③ 根據(jù)選定區(qū)域內(nèi)的每個(gè)浮標(biāo)站的風(fēng)速誤差時(shí)間序列，計(jì)算每兩個(gè)直線間隔距離小于 設(shè)定直線距離D的浮標(biāo)站的風(fēng)速誤差時(shí)間序列之間的相關(guān)系數(shù)，再對計(jì)算得到的所有相關(guān) 系數(shù)與所有相關(guān)系數(shù)各自對應(yīng)的相鄰浮標(biāo)站之間的間隔距離采用對數(shù)進(jìn)行擬合，得到以間 隔距離的數(shù)值作為X軸且以相關(guān)系數(shù)的數(shù)值作為Y軸的擬合曲線，接著將低于擬合曲線與 X軸的交點(diǎn)所對應(yīng)的數(shù)值30km的數(shù)值范圍定義為最大影響距離的選取范圍，將最大影響距 離的選取范圍內(nèi)的任意一個(gè)值確定為最大影響距離； ④ 對于一個(gè)待訂正ASCAT反演風(fēng)速，將以該待訂正ASCAT反演風(fēng)速所在的ASCAT觀測 位置為中心，以最大影響距離為半徑的圓形范圍內(nèi)的所有浮標(biāo)站作為已選定浮標(biāo)站，然后 根據(jù)已選定浮標(biāo)站獲取訂正后的ASCAT反演風(fēng)速，具體過程為：將待訂正的ASCAT反演風(fēng)速 代入每個(gè)已選定浮標(biāo)站的回歸方程中進(jìn)行計(jì)算，獲取通過每個(gè)已選定浮標(biāo)站的回歸方程計(jì) 算得到的結(jié)果與待訂正的ASCAT反演風(fēng)速的差值，將每個(gè)已選定浮標(biāo)站對應(yīng)的差值作為由 對應(yīng)的已選定浮標(biāo)站提供的訂正值，將所有已選定浮標(biāo)站提供的訂正值用帶最大影響距離 的反距離權(quán)重法進(jìn)行加權(quán)平均計(jì)算，將加權(quán)平均計(jì)算得到的結(jié)果作為反演風(fēng)速訂正值，最 后計(jì)算待訂正ASCAT反演風(fēng)速與反演風(fēng)速訂正值的和值，該和值為訂正后的ASCAT反演風(fēng) 速；其中，對于任一個(gè)已選定浮標(biāo)站，其回歸方程的建立過程為：將該已選定浮標(biāo)站在所有 觀察時(shí)次的浮標(biāo)站反演風(fēng)速和實(shí)況風(fēng)速組成一個(gè)浮標(biāo)站風(fēng)速時(shí)間序列，再根據(jù)浮標(biāo)站風(fēng)速 時(shí)間序列用線性回歸方法建立該已選定浮標(biāo)站的回歸方程； 或具體過程為：獲取每個(gè)已選定浮標(biāo)站在待訂正ASCAT反演風(fēng)速所在的觀察時(shí)次的風(fēng) 速誤差，再用帶最大影響距離的反距離權(quán)重法對該觀察時(shí)次獲取的所有風(fēng)速誤差進(jìn)行加權(quán) 平均計(jì)算，將加權(quán)平均計(jì)算得到的結(jié)果作為估算誤差，最后計(jì)算待訂正ASCAT反演風(fēng)速與 估算誤差的差值，該差值為訂正后的ASCAT反演風(fēng)速。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于浮標(biāo)站風(fēng)速的ASCAT反演風(fēng)速的訂正方法，其 特征在于所述的步驟①中，將一個(gè)浮標(biāo)站在一個(gè)觀察時(shí)次的浮標(biāo)站反演風(fēng)速記為Zp，
，其中，n表示針對該浮標(biāo)站所需要獲取ASCAT反演風(fēng)速的ASCAT觀測 位置的總數(shù)，Zi表示第i個(gè)ASCAT觀測位置在該觀察時(shí)次的ASCAT反演風(fēng)速，1 <i<n，di表示作為中心的浮標(biāo)站與第i個(gè)ASCAT觀測位置之間的距離。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于浮標(biāo)站風(fēng)速的ASCAT反演風(fēng)速的訂正方法，其 特征在于所述的步驟④中，將與待訂正ASCAT反演風(fēng)速對應(yīng)的反演風(fēng)速訂正值記為Zq，
、其中，m表示與待訂正ASCAT反演風(fēng)速對應(yīng)的已選定浮標(biāo)站 的總數(shù)，Zj表示第j個(gè)已選定浮標(biāo)站所提供的訂正值，1彡j彡!11，(1」表示作為中心的ASCAT觀測位置與第j個(gè)已選定浮標(biāo)站之間的距離，R表示最大影響距離。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于浮標(biāo)站風(fēng)速的ASCAT反演風(fēng)速的訂正方法， 其特征在于所述的步驟④中，將與待訂正的ASCAT反演風(fēng)速對應(yīng)的估算誤差記為Zr，
t表示與待訂正ASCAT反演風(fēng)速對應(yīng)的已選定浮標(biāo)站的總 數(shù)，Zs表示第s個(gè)已選定浮標(biāo)站在待訂正ASCAT反演風(fēng)速所在的觀察時(shí)次的風(fēng)速誤差， 1 <s<t，尤表示作為中心的ASCAT觀測位置與第s個(gè)已選定浮標(biāo)站之間的距離，R表示 最大影響距離。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于浮標(biāo)站風(fēng)速的ASCAT反演風(fēng)速的訂正方法，其特征 在于所述的步驟①中，所述的設(shè)定長度L= 50km。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于浮標(biāo)站風(fēng)速的ASCAT反演風(fēng)速的訂正方法，其特征 在于所述的步驟③中，所述的設(shè)定直線距離D= 400km。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種ASCAT反演風(fēng)速的訂正方法，特點(diǎn)是包括以下步驟：獲取選定區(qū)域內(nèi)的每個(gè)浮標(biāo)站在不同觀察時(shí)次的浮標(biāo)站反演風(fēng)速；獲取選定區(qū)域內(nèi)的每個(gè)浮標(biāo)站的風(fēng)速誤差時(shí)間序列；根據(jù)選定區(qū)域內(nèi)的每個(gè)浮標(biāo)站的風(fēng)速誤差時(shí)間序列確定最大影響距離；根據(jù)已選定浮標(biāo)站對待訂正ASCAT反演風(fēng)速進(jìn)行訂正，以獲取訂正后的ASCAT反演風(fēng)速；優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算過程簡單，而且訂正效果較好，適合廣泛應(yīng)用到實(shí)際業(yè)務(wù)中。
【IPC分類】G01W1-00
【公開號】CN104777526
【申請?zhí)枴緾N201510180865
【發(fā)明人】姚日升, 涂小萍, 丁燁毅, 蔣璐璐, 胡波, 朱憲春, 顧小麗
【申請人】寧波市氣象臺
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月16日